DE2707417B2 - Porous electrode body for electrical accumulators and process for its production - Google Patents
Porous electrode body for electrical accumulators and process for its productionInfo
- Publication number
- DE2707417B2 DE2707417B2 DE2707417A DE2707417A DE2707417B2 DE 2707417 B2 DE2707417 B2 DE 2707417B2 DE 2707417 A DE2707417 A DE 2707417A DE 2707417 A DE2707417 A DE 2707417A DE 2707417 B2 DE2707417 B2 DE 2707417B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrode body
- layer
- sintered
- metal
- porous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 47
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 42
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 40
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009707 resistance sintering Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003471 mutagenic agent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
- B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
- B22F3/1109—Inhomogenous pore distribution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen porösen Elektrodenkörper für elektrische Akkumulatoren und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The present invention relates to a porous electrode body for electrical storage batteries and a process for its manufacture.
Poröse Elektrodenkörper für elektrische Akkumulatoren werden nunmehr seit langer Zeit aus gesintertem Metallpulver hergestellt. Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung gesinterter Elektrodenkörper weist die Schritte, ein Metallpulver, ζ. B. nach dem Carbonylverfahren hergestelltes Nickel- oder Eisenpulver, in eine Graphitform zu füllen und das locker gepackte Pulver in einem Ofen in reduzierender Atmosphäre zu sintern, auf. Normalerweise wird ein Verstärkungselement in den gesinterten Körper eingebettet, z. B. in Form eines Metallgeflechts, um die mechanische Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.Porous electrode bodies for electrical accumulators have been made of sintered material for a long time Metal powder made. A known method for producing sintered electrode bodies has Steps, a metal powder, ζ. B. manufactured by the carbonyl process nickel or iron powder in a Filling the graphite mold and sintering the loosely packed powder in a furnace in a reducing atmosphere, on. Usually a reinforcing element is embedded in the sintered body, e.g. B. in the form of a Metal braid to increase mechanical resistance and electrical conductivity to enhance.
Gegenwärtig werden gesinterte Elektrodenkörper auch unter Verwendung kontinuierlicher Verfahren hereestellt. Ein solches Verfahren weist den Schritt auf, ein Metallpulver mit einem Cellulosebindemittel zu mischen, um eine Schlämme zu bilden, die dann getrocknet, gewalzt und in einem Ofen gesintert wird. Auf diese Weise wird die Cellulose abgebrannt, wobei sie Poren in dem Körper hinterläßt In diesem Fall wird wieder ein Metallgeflecht oder ein anderes Verstärkungsglied benötigt Man kann das Sintern auch mit porenbildenden Wirkstoffen, z. B. in der Form von Salzen, die nach dem Sintern ausgelaugt werden, und Fasern verschiedener Arten, die während des Sinterns der Pyrolyse unterliegen oder abgebrannt werden, durchführen.At present, electrode sintered bodies are also made using continuous processes put here. One such method includes the step of adding a metal powder with a cellulosic binder mix to form a slurry, which is then dried, rolled and sintered in a furnace. In this way the cellulose is burned off, leaving pores in the body in this case again a metal mesh or another reinforcement member is required. You can also use the sintering pore-forming agents, e.g. In the form of salts which are leached after sintering, and Fibers of various types that are subject to pyrolysis or that are burned off during sintering, carry out.
Elektrodenkörper mit verschiedenen Schichten, die mehr oder weniger dicht gesintert sind, sind auch bekannt z. B. aus den US-PSen 30 53 925 und 33 40 052. Außer daß diese Elektrodenkörper einen anderen Aufbau als die erfindungsgemäßen Elektrodenkörper haben, werden sie auch durch komplizierte Verfahren hergestelltElectrode bodies with different layers, which are more or less densely sintered, are also known z. B. from US-PS 30 53 925 and 33 40 052. Except that this electrode body is another As the electrode bodies according to the invention have structure, they are also made by complicated processes manufactured
Es wurde auch vorgeschlagen, daß poröse Elektrodenkörper durch elektrisches Widerstandssintern eines
Metallpulvers zwischen zwei Elektroden mit niedrigerem elektrischem Widerstand als dem des gepreßten
Metallpulver, hergestellt werden sollten. Diese Art des
Widerstandssinterns kann durchgeführt werden, wenn sich die Metallpulvermasse unter sehr geringem Druck
befindet was sehr vorteilhaft ist, wenn eine gute Porosität in dem gesinterten Elektrodenkörper angestrebt
wird. Diese Technik ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2215210 beschrieben, die sich
jedoch nicht Elektroden mit unterschiedlicher Wärmekapazität bedient. Demzufolge ist das Ausmaß der
Sinterung durch das ganze Material gleichmäßig.
Kennzeichnend für die bisher verwendeten gesinterten Elektrodenkörper ist, daß sie entweder irgendeine
Art eines eingebetteten Verstärkungselementes benötigen, um ihnen die entsprechende mechanische Festigkeit
zu verleihen, oder daß der Herstellungsprozeß normalerweise eine Mehrzahl von Stufen umfaßt, die
die Herstellung komplizierter und teuer machen.It has also been suggested that porous electrode bodies should be made by electrically resistance sintering a metal powder between two electrodes having an electrical resistance lower than that of the pressed metal powder. This type of resistance sintering can be carried out when the metal powder mass is under very low pressure, which is very advantageous when a good porosity is desired in the sintered electrode body. This technique is described in German laid-open specification 2215210, which, however, does not use electrodes with different heat capacities. As a result, the amount of sintering is uniform throughout the material.
A characteristic of the sintered electrode bodies used heretofore is that they either require some type of embedded reinforcing element in order to give them the appropriate mechanical strength, or that the manufacturing process usually comprises a plurality of steps which make manufacture more complicated and expensive.
Der erfindungsgemäße poröse Elektrodenkörper hat eine gute mechanische Festigkeit ohne daß ein zusätzliches verstärkendes Gewebe od. dgl. angewendet werden muß.The porous electrode body according to the invention has good mechanical strength without a Additional reinforcing fabric or the like. Must be used.
Darüber hinaus ist die elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenkörpers und seine Stromabgabekapazität außergewöhnlich gut. Darüber hinaus kann die Herstellung des gesinterten Elektrodenkörpers in einem einzigen Schritt durchgeführt werden, die ihn zur automatischen Herstellung geeignet macht.In addition, the electrical conductivity of the electrode body and its current output capacity exceptionally good. In addition, the production of the sintered electrode body in one single step that makes it suitable for automatic production.
Diese Merkmale werden dadurch geschaffen, daß der Elektrodenkörper mindestens zwei bündige Schichten enthält, von denen mindestens eine eine poröse Schicht aus gesintertem Metallpulver und mindestens eine eine dünnere Schicht aus festem Metall ist, das durch Schmelzen und Wiedererstarren der äußeren Oberfläche der anliegenden porösen Schicht hergestellt wird.These features are created in that the electrode body has at least two flush layers Contains, at least one of which has a porous layer of sintered metal powder and at least one of which Thinner layer of solid metal is made by melting and resolidifying the outer surface the adjacent porous layer is produced.
Der Elektrodenkörper kann mit einem leitfähigen Anschlußstuck versehen sein, das an mindestens eine Schicht aus festem Metall angeschweißt ist. Die Schicht aus festem Metall bietet dann eine gute Grundlage für die Schweißung, die vorzugsweise in Form einer Punktschweißung ausgeführt wird. Darüber hinaus stellt diese Anordnung einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Elektrodenkörper und dem Anschlußstück her und sorgt für eine wirkungsvolle Stromabgabe vom Elektrodenkörper wie für eine wirkungsvolle Stromzufuhr zum Elektrodenkörper, wenn der Akku-The electrode body can be provided with a conductive connection piece which is connected to at least one Layer of solid metal is welded on. The layer of solid metal then provides a good basis for the weld, which is preferably carried out in the form of a spot weld. It also provides this arrangement ensures good electrical contact between the electrode body and the connector and ensures an effective current delivery from the electrode body as well as an effective one Power supply to the electrode body when the battery
mutator geladen wird, in den der Elektrodenkörper eingebaut istmutator is charged, in which the electrode body is built
Zwei Elektrodenkörper, jeder mit einer porösen Schicht und einer Schicht aus festem Metall, können vorzugsweise so angeordnet werden, daß sie, z. B, durch Punktschweißung, mit den Metallschichten gegeneinander gekehrt und in elektrisch leitendem Kontakt miteinander, zusammengeschweißt werden.Two electrode bodies, each with a porous layer and a layer of solid metal, can are preferably arranged so that they, for. B, through Spot welding, with the metal layers facing each other and in electrically conductive contact with each other, welded together.
Ein bevorzugtes Verfahren der Herstellung eines erfindungsgemäßen porösen Elektrodenkörpers ist, ein Metallpulver in eine Form zwischen zwei Elektroden zu pressen, während ein elektrischer Strom durch das Pulver über die Elektroden geschickt wird, bis das Pulver zusammengesintert ist, wobei die beiden erfindungsgemäßen Elektroden voneinander verschiedene Wärmekapazitäten haben. Wenn das Metallpulver zusammengesintert ist, wird der Druck bis auf einen Wert nahe bei 0 Pascal vermindert, während der Strom weiter durch das gesinterte Metallpulver fließt Dies wird gemacht, um das Schmelzen der Oberflächenschicht an der Seite des Elektrodenkörpers, die der Elektrode mit der geringeren Wärmekapazität zugewandt ist, zu bewirken. Schließlich läßt man sich die geschmolzene Oberflächenschicht verfestigen.A preferred method of making a porous electrode body according to the invention is a Pressing metal powder into a mold between two electrodes while passing an electric current through it Powder is sent over the electrodes until the powder is sintered together, with the two electrodes according to the invention have mutually different heat capacities. When the metal powder is sintered together, the pressure is reduced to a value close to 0 Pascal while the flow continues to flow through the sintered metal powder This is done to prevent the melting of the surface layer on the side of the electrode body facing the electrode with the lower heat capacity is to effect. Finally, the molten surface layer is allowed to solidify.
Um eine Schicht aus festem Metall der gewünschten Stärke zu erhalten, kann der Formdruck wiederholt erhöht und vermindert werden, während der Strom weiter durch das gesinterte Metallpulver fließtIn order to obtain a layer of solid metal of the desired thickness, the molding pressure can be repeated can be increased and decreased as the current continues to flow through the sintered metal powder
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.The invention is described in detail below with reference to the drawings.
F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektrodenkörper im Querschnitt;F i g. 1 shows an electrode body according to the invention in cross section;
Fig.2 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers im Querschnitt undFig.2 shows another embodiment of a electrode body according to the invention in cross section and
Fig.3 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Herstellung eines porösen Elektrodenkörpers, gemäß der Erfindung.3 shows schematically a device for producing a porous electrode body according to the invention.
F i g. 1 ist ein Querschnitt durch den Elektrodenkörper 10 mit einer porösen Schicht 12 und einer festen Schicht 14, gemäß der Erfindung. Die feste Metallschicht, die eine gute mechanische Festigkeit hat, unterstützt den Elektrodenkörper und erhöht die elektrische Leitfähigkeit des porösen Körpers. Da die Metallschicht 14 aus einem Teil des porösen Körpers gebildet ist, besteht keine Gefahr des Zerreißens oder schlechten elektrischen Kontaktes zwischen den Schichten. F i g. 1 is a cross section through the electrode body 10 with a porous layer 12 and a solid one Layer 14, according to the invention. The solid metal layer, which has good mechanical strength, supports the electrode body and increases the electrical conductivity of the porous body. Since the Metal layer 14 is formed from a part of the porous body, there is no risk of tearing or poor electrical contact between the layers.
Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektrodenkörper, bei dem zwei Elektrodenkörper 10, jeder mit einer porösen Schicht 12 und einer festen Metallschicht 14, mit den festen Metallschichten 14 gegeneinandergekehrt, zusammengeschweißt sind. Wenn nötig, kann ein kleiner Teil der gesinterten Schicht an einigen Stellen des äußeren Randes des Elektrodenkörpers von der Metallschicht entfernt werden, um mehr Platz für das Schweißen zu haben, das als Punktschweißung ausgeführt werden kann. Ein leitendes Anschlußstück 16 aus Metall, z. B. Metallblech, wird an die festen Metallschichten angeschweißt, z. B. durch Punktschweißung. Bei dem Eiektrodenkörper sind die Poren in dem porösen Bereich völlig offen gegen die Oberfläche, die von der Kontaktoberfläche zur festen Metallschicht abgewandt ist. So hat der Elektrolyt in einem elektrischen Akkumulator, in dem die Elektrode benutzt wird, freien Zugang zu dem Porensystem der Elektrode. Bevor der Elektrodenkörper in einem elektrischen Akkumula.tor benutzt wird, wird er mit einem elektrochemisch aktiven Material versehen oder das Metall des gesinterten Teils des Körpers wird in einer bekannten Weise aktiviert2 shows a cross section through an inventive Electrode body, in which two electrode bodies 10, each with a porous layer 12 and a solid metal layer 14, with the solid metal layers 14 facing each other, welded together are. If necessary, a small part of the sintered layer can be applied in some places of the outer Edge of the electrode body can be removed from the metal layer in order to leave more space for welding that can be carried out as a spot weld. A conductive fitting 16 made of metal, e.g. B. Sheet metal, is welded to the solid metal layers, e.g. B. by spot welding. In which Electrode bodies, the pores in the porous area are completely open against the surface of the Contact surface facing away from the solid metal layer. So does the electrolyte in an electrical one Accumulator in which the electrode is used, free access to the pore system of the electrode. Before the Electrode body is used in an electrical Akkumula.tor, it is with an electrochemically active one Material provided or the metal of the sintered part of the body is activated in a known manner
Die Elektrodenkörper in F i g. 1 und 2 wurden mit vorwiegend flachen, parallelen und gleichförmig dicken Schichten des porösen bzw. des festen Metalls gezeigt aber es besteht kein Grund, warum, sie nicht irgendeine andere Querschnittsform haben sollten, die durch eine dafür geeignete Form des Preßwerkzeuges, das bei der Herstellung benutzt wird, erzeugt werden könnte. Die feste Metallschicht 14 sollte jedoch im wesentlichen gleichförmig dick sein und so dünn wie möglich im Verhältnis zur Dicke der porösen Schicht gehalten werden. So ist es möglich, daß das niedrigstmögliche Gewicht im Verhältnis zur Kapazität beim Akkumulator, in dem der Elektrodenkörper benutzt wird, erhalten wird. Normale Dicken der Metallschicht sind 0,01 bis 0,2 mm, bei einer Gesamtdicke der porösen und der festen Schicht von ungefähr 0,5 bis 5 mm.The electrode bodies in FIG. 1 and 2 were made with predominantly flat, parallel, and uniformly thick Layers of the porous and solid metal, respectively, are shown but there is no reason why, they are not just any should have another cross-sectional shape by a suitable shape of the pressing tool that is used in the Manufacturing is used, could be generated. However, the solid metal layer 14 should essentially be of uniform thickness and kept as thin as possible in relation to the thickness of the porous layer will. So it is possible that the lowest possible weight in relation to the capacity of the accumulator, using the electrode body. Normal thicknesses of the metal layer are 0.01 to 0.2 mm, with a total thickness of the porous and the solid layer of approximately 0.5 to 5 mm.
Das Herstellungsverfahren wird unter Bezugnahme auf F i g. 3 näher im einzelnen erläutert. Die Herstellung wird in einer Preßform mit einem oberen Formstück 18, das mit einer Preßstange 20 versehen ist, durchgeführt Die Form enthält auch ein Bodenformstück 22 und einen Hohlraum 24 aus elektrisch isolierendem Material, z. B. Seifenstein oder Speckstein, oder einem anderen geeigneten keramischen Material. Sowohl das obere Formstück 18 als auch das untere Formstück 22 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, wie z. B. Eisen. Das obere Formstück 18 hat eine größere Wärmekapazität als das untere Formstück 22, und um eine bessere Wärmeabfuhr während des Gebrauchs zu erreichen, kann es mit einer Einrichtung zur Flüssigkeits- oder Luftkühlung versehen sein. Eine Stromquelle, in der Figur als elektrische Batterie 26 angedeutet, ist mit ihrem einen Pol über einen Unterbrecherschalter 28 an das obere Formstück 18 angeschlossen, während der andere Pol mit dem unteren Formstück 22 verbunden ist. Um den Herstellungsprozeß zu überwachen, wird vorzugsweise ein Amperemeter A in der Schaltung angeordnet. Ein Voltmeter V kann ebenfalls zwischen die Anschlüsse am oberen bzw. unteren Formstück geschaltet werden.The manufacturing method is described with reference to FIG. 3 explained in more detail. The manufacture is carried out in a compression mold with a top molding 18 provided with a pressing rod 20. The mold also includes a bottom molding 22 and a cavity 24 of electrically insulating material, e.g. B. soapstone or soapstone, or another suitable ceramic material. Both the upper molding 18 and the lower molding 22 are made of an electrically conductive material, such as. B. iron. The upper molding 18 has a greater heat capacity than the lower molding 22, and in order to achieve better heat dissipation during use, it can be provided with a device for liquid or air cooling. A power source, indicated in the figure as an electric battery 26, is connected with its one pole via an interrupter switch 28 to the upper molded part 18, while the other pole is connected to the lower molded part 22. In order to monitor the manufacturing process, an ammeter A is preferably placed in the circuit. A voltmeter V can also be connected between the connections on the upper or lower fitting.
Als Ausgangsmaterial für das Herstellungsverfahren kann ein feinverteiltes Metallpulver, ζ. B. nach dem Carbonylverfahren hergestelltes Nickel, benutzt werden. Es wird in die Preßhöhlung 24 eingebracht, wie unter Nr. 30 in F i g. 3 gezeigt ist. Ein niedriger Druck von zwischen 0,05 bis 1,0 Megapascal (1 Pascal gleich 1 N/m2) wird auf das Metallpulver 30 ausgeübt. Eine geeignete Presse ist eine pneumatische oder hydraulische Presse mit Manometern. Ein elektrischer Strom von zwischen 100 und 1000 A/cm2 wird nun durch das Metallpulver über die oberen und unteren Formstücke 18, 22, die als Elektroden dienen, geschickt. Das Pulver in der Pressenform hat bei dem niedrigen angewandten Druck einen hohen Widerstand und das bedeutet, daß innerhalb des Pulvers große Wärmemengen frsiwerden. Das Pulver sintert daher schnell zusammen und die Sinterzeit liegt im allgemeinen irgendwo zwischen 2 und 60 Sekunden. Wegen des niedrigen in der Presse entwickelten Druckes behält die Pulvermasse beim Sintern eine hohe Porosität. Wenn die gewünschte Porosität in der gesinterten Pulvermasse erreicht ist, wird der Druck verringert, bis das obere Formstück gerade die Pulvermasse berührt. Der Druck ist dann nahe bei 0 Pascal. Dies ergibt einen sehr wesentlich erhöhten Kontaktwiderstand zwischen der PulvermasseA finely divided metal powder, ζ. B. nickel produced by the carbonyl process can be used. It is introduced into the press cavity 24 as described under No. 30 in FIG. 3 is shown. A low pressure of between 0.05 to 1.0 megapascals (1 Pascal equals 1 N / m 2 ) is applied to the metal powder 30. A suitable press is a pneumatic or hydraulic press with pressure gauges. An electric current of between 100 and 1000 A / cm 2 is now sent through the metal powder via the upper and lower shaped pieces 18, 22, which serve as electrodes. The powder in the press mold has a high resistance at the low pressure applied and this means that large amounts of heat are dissipated within the powder. The powder therefore sinters together quickly and the sintering time is generally somewhere between 2 and 60 seconds. Because of the low pressure developed in the press, the powder mass retains a high porosity during sintering. When the desired porosity is reached in the sintered powder mass, the pressure is reduced until the upper molding just touches the powder mass. The pressure is then close to 0 Pascal. This results in a very significantly increased contact resistance between the powder mass
und dem oberen bzw. unteren Formstück. Das bedeutet, daß die Wärmeentwicklung in den Kontaktflächen zwischen den Preßformen und der nun gesinterten Pulvermasse schnell ansteigt. Bei dem oberen Formstück, das eine große Wärmekapazität hat, wird die entwickelte Hitze von der zur Pulvermasse gewendeten Kontaktfläche weg befördert, so daß die Schmelztemperatur des Pulvermaterials nicht erreicht wird. Beim unteren Formstück hingegen reicht die geringere Wärmekapazität des Formstückes nicht aus, um die Wärme ebenso schnell zu verteilen, was bedeutet, daß die äußere Oberfläche der gesinterten Pulvermasse schmilzt.and the upper and lower fitting. This means that the heat build-up in the contact surfaces between the molds and the now sintered powder mass increases rapidly. For the upper fitting, which has a large heat capacity, the developed heat is applied to the powder mass Contact area conveyed away, so that the melting temperature of the powder material is not reached. At the lower fitting, however, the lower heat capacity of the fitting is not sufficient to the Heat dissipate just as quickly, which means that the outer surface of the sintered powder mass melts.
Die geschmolzene äußere Oberfläche der gesinterten Pulvermasse wird dann erstarren gelassen. Dies kann auf mehrere Weisen geschehen.The molten outer surface of the sintered powder mass is then allowed to solidify. This can happened in several ways.
Wenn das obere Formstück von der Pulvermasse so weit abgehoben wird, daß der Kontakt mit ihm unterbrochen wird, wird der Strom automatisch abgeschnitten und die Wärmeentwicklung in der Pulvermasse hört zur gleichen Zeit auf. Durch Wärmeübertragung durch die oberen und unteren Formstücke wird die Wärme von der gesinterten Pulvermasse verteilt und die geschmolzene Oberflächenschicht erstarrt mehr oder minde: sofort.When the upper molding is lifted so far from the powder mass that it makes contact with it is interrupted, the current is automatically cut off and the heat build-up in the Powder mass stops at the same time. By heat transfer through the top and bottom Moldings, the heat is distributed from the sintered powder mass and the melted surface layer more or less solidifies: immediately.
Ähnliches geschieht, wenn der elektrische Stromkreis durch den Unterbrecherschalter 28 geöffnet wird.Something similar happens when the electrical circuit is opened by the breaker switch 28.
Ein bevorzugtes Verfahren um die geschmolzene Oberflächenschicht zum Erstarren zu bringen, ist es, den durch die Presse auf die Pulvermasse ausgeübten Druck für eine oder zwei Sekunden wieder zu erhöhen, bevor der Strom unterbrochen wird. Wenn der Druck auf diese Weise erhöht wird, wird der Kontaktwiderstand zwischen der Pulvermasse und der Preßform vermindert und die geschmolzene Oberflächenschicht erstarrt zur gleichen Zeit, zu der sie durch den Druck der Presse von den kleinen Unregelmäßigkeiten befreit wird, die sich sonst beim Erstarren bilden. Der Pulverkörper wird hierdurch nachgesintert, was einen vorteilhaften Effekt auf den Kontakt zwischen der porösen und der festen Schicht innerhalb des gebildeten Elektrodenkörpers zu haben scheint. Verminderung des Druckes mit erneutem Schmelzen und folglich dem Erzeugen einer dickeren Schicht festen Metalls im Elektrodenkörper kann dann bis zu dem gewünschten Maß durchgeführt werden.A preferred method of solidifying the molten surface layer is to use the before increasing again pressure exerted by the press on the powder mass for a second or two the power is interrupted. When the pressure is increased in this way, the contact resistance increases between the powder mass and the mold is reduced and the molten surface layer solidifies at the same time that the pressure of the press clears it of the small irregularities that otherwise form when solidifying. The powder body is re-sintered as a result, which has an advantageous effect towards the contact between the porous and the solid layer within the electrode body formed seems to have. Reduction of the pressure with remelting and consequently the creation of a thicker one Layer of solid metal in the electrode body can then be carried out to the desired extent.
]0 Beispiel ] 0 example
In eine rechteckige Preßform mit den Maßen 24 χ 40 mm wurden 9,0 g Carbonyl-gereinigten Nickels mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2,6 bis 3,4μΐτι nach Fisher, eingefüllt. Das Pulver wurde mil einem Druck von 0,63 MPa zusammengedrückt. Be; diesem Druck wurde ein Strom mit einer Stromdichte von 840 A/cm2 durch das Pulver geschickt. Ungefähr 4 Sekunden nach dem Anschalten des Stromes wurde dei Druck langsam während ungefähr 3 Sekunden aul praktisch 0 MPa reduziert und dann schnell wieder aui den anfänglichen Druck von 0,63 MPa erhöht. Sobalc der ursprüngliche Druck wieder erreicht war, wurde ei wiederum langsam während ungefähr 2 Sekunden au] praktisch OMPa gesenkt und noch einmal auf die ursprüngliche Höhe erhöht. Eine zweite Sinterphase von 4 Sekunden folgte, wonach der Strom abgeschalte wurde. Die letzte Spannung an dem gesinterter Elektrodenkörper und den Preßformen war 0,8 Volt was ungefähr 2,1 Volt pro cm Dicke des Elektrodenkör pers entspricht.9.0 g of carbonyl-purified nickel with an average particle size of 2.6 to 3.4 μm according to Fisher were poured into a rectangular compression mold measuring 24 × 40 mm. The powder was compressed under a pressure of 0.63 MPa. Be; At this pressure, a current with a current density of 840 A / cm 2 was passed through the powder. About 4 seconds after the power was turned on, the pressure was slowly reduced to practically 0 MPa for about 3 seconds and then quickly increased again to the initial pressure of 0.63 MPa. As soon as the original pressure was reached again, it was again slowly lowered to practically OMPa for about 2 seconds and increased again to the original level. A second sintering phase of 4 seconds followed, after which the current was switched off. The last voltage on the sintered electrode body and the compression molds was 0.8 volts, which corresponds to approximately 2.1 volts per cm of thickness of the electrode body.
Die auf diese Weise gewonnene poröse Elektrod* hatte eine poröse Schicht von 75% Porosität und ein< gleichförmig dünne äußere Schicht geschmolzenen unc erstarrten festen Metalls auf einer Seite. Die Gesamtdik ke des Körpers war 3,75 mm, wobei die fest« Metallschicht ungefähr 0,04 mm dieser Dicke ausmach te.The porous electrode * obtained in this way had a porous layer of 75% porosity and a < uniformly thin outer layer of molten and solidified metal on one side. The overall dik The body size was 3.75 mm, with the solid metal layer being approximately 0.04 mm of this thickness te.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7602089A SE397438B (en) | 1976-02-23 | 1976-02-23 | THE TWO SUCH POWER BODIES POROS ELECTRIC BODY FOR ELECTRIC ACCUMULATORS MADE TO MANUFACTURE THE SAME AND ELECTRON BODY DEVICE INCLUDED |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2707417A1 DE2707417A1 (en) | 1977-08-25 |
| DE2707417B2 true DE2707417B2 (en) | 1978-08-03 |
| DE2707417C3 DE2707417C3 (en) | 1979-04-05 |
Family
ID=20327079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2707417A Expired DE2707417C3 (en) | 1976-02-23 | 1977-02-21 | Porous electrode body for electrical accumulators and process for its production |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4163173A (en) |
| JP (1) | JPS52118533A (en) |
| DE (1) | DE2707417C3 (en) |
| FR (1) | FR2341949A1 (en) |
| GB (1) | GB1523566A (en) |
| SE (1) | SE397438B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3015981A1 (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-05 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Sintered electrodes mfr. - by high-speed inductive heating of powder layer on carrier band |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852528B2 (en) * | 1979-04-10 | 1983-11-24 | 葛城産業株式会社 | Porous sintered metal plate and its manufacturing method |
| US4417150A (en) * | 1981-08-13 | 1983-11-22 | Ppg Industries, Inc. | Optical system for determining peripheral characterization and dimensions of a sheet |
| GB8511516D0 (en) * | 1985-05-07 | 1985-06-12 | Trico Folberth Ltd | Reducing stress in metallic articles |
| US4954170A (en) * | 1989-06-30 | 1990-09-04 | Westinghouse Electric Corp. | Methods of making high performance compacts and products |
| TW272294B (en) * | 1993-03-29 | 1996-03-11 | Takahashi Yasunori | |
| FR2793714B1 (en) * | 1999-05-21 | 2001-07-13 | Renault | METHOD AND DEVICE FOR FORMING METAL PARTS BY WELDING |
| JP4534355B2 (en) * | 2001-01-12 | 2010-09-01 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for producing porous substrate for electrode |
| US20100031627A1 (en) * | 2008-08-07 | 2010-02-11 | United Technologies Corp. | Heater Assemblies, Gas Turbine Engine Systems Involving Such Heater Assemblies and Methods for Manufacturing Such Heater Assemblies |
| CN112157265B (en) * | 2020-09-30 | 2022-12-06 | 西部金属材料股份有限公司 | Method and equipment for preparing metal fiber porous material by resistance sintering |
| CN112387969B (en) * | 2020-10-28 | 2022-09-16 | 西部金属材料股份有限公司 | Method for preparing metal fiber felt through resistance sintering, metal fiber felt and application |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2928783A (en) * | 1956-08-23 | 1960-03-15 | Era Patents Ltd | Porous nickel electrode |
| US3186871A (en) * | 1959-01-22 | 1965-06-01 | Electric Storage Battery Co | Method for producing porous sintered plate |
| US3318794A (en) * | 1962-02-08 | 1967-05-09 | Isomura Sangyo Kaisha Ltd | Method of manufacturing lead dioxide electrode |
| US3183086A (en) * | 1963-05-03 | 1965-05-11 | Kulite Tungsten Co | Method of making porous body with imperviously sealed surface |
| US3385780A (en) * | 1964-07-10 | 1968-05-28 | Exxon Research Engineering Co | Porous dual structure electrode |
| US3276911A (en) * | 1964-12-16 | 1966-10-04 | Frederick J Schoeneweis | Fuel cell electrodes and method for making same |
| DE1567909B1 (en) * | 1965-12-07 | 1970-07-16 | Basf Ag | Titanium or tantalum containing anode for horizontal electrolysis cells |
| US3318696A (en) * | 1966-02-16 | 1967-05-09 | Mallory & Co Inc P R | Method of producing a porous tungsten structure with an impervious skin |
| CA973511A (en) * | 1968-06-24 | 1975-08-26 | Phillips Petroleum Company | Multi-porosity electrode for electrochemical conversion |
| US3926773A (en) * | 1970-07-16 | 1975-12-16 | Conradty Fa C | Metal anode for electrochemical processes and method of making same |
| US4032427A (en) * | 1975-11-03 | 1977-06-28 | Olin Corporation | Porous anode separator |
-
1976
- 1976-02-23 SE SE7602089A patent/SE397438B/en unknown
-
1977
- 1977-02-14 GB GB6090/77A patent/GB1523566A/en not_active Expired
- 1977-02-21 DE DE2707417A patent/DE2707417C3/en not_active Expired
- 1977-02-22 FR FR7705154A patent/FR2341949A1/en active Granted
- 1977-02-22 US US05/770,950 patent/US4163173A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-02-23 JP JP1975077A patent/JPS52118533A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3015981A1 (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-05 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Sintered electrodes mfr. - by high-speed inductive heating of powder layer on carrier band |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE7602089L (en) | 1977-08-24 |
| DE2707417C3 (en) | 1979-04-05 |
| SE397438B (en) | 1977-10-31 |
| FR2341949A1 (en) | 1977-09-16 |
| FR2341949B1 (en) | 1978-11-03 |
| GB1523566A (en) | 1978-09-06 |
| US4163173A (en) | 1979-07-31 |
| DE2707417A1 (en) | 1977-08-25 |
| JPS52118533A (en) | 1977-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3013659C2 (en) | ||
| DE69520325T2 (en) | Battery electrode plate and process for its manufacture | |
| DE3234076A1 (en) | METHOD FOR SHAPING POROESIC, RESIN-TIED CARBON FIBER OBJECTS | |
| DE2707417C3 (en) | Porous electrode body for electrical accumulators and process for its production | |
| DE102010001631A1 (en) | Method for producing a cathode structure for Li batteries with directional, cycle-resistant structures | |
| DE2502499A1 (en) | ZINC ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC CELLS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
| DE2524774C3 (en) | Negative cobalt electrode for alkaline batteries and process for their manufacture | |
| DE1011021B (en) | Negative electrodes for galvanic elements and processes for their manufacture | |
| DE1596064C3 (en) | Process for the production of a separator for electrical accumulators from a porous carrier | |
| DE2123346A1 (en) | Air diffusion electrode for fuel element | |
| DE1596092A1 (en) | Process for generating electrical energy with the aid of an electrochemical cell | |
| WO2019141580A1 (en) | Method for producing moulded parts consisting of a porous material impregnated with polysulfide | |
| DE1144357B (en) | Process for the production of separators for electrical storage batteries | |
| EP0160026B1 (en) | Plate electrode with metal coating | |
| DE1932025A1 (en) | Porous electrode and method for electrochemical conversion in electrolysis cells | |
| DE19538834B4 (en) | Nickel-metal hydride rechargeable battery and method of manufacturing the negative electrode of a nickel-metal hydride rechargeable battery | |
| DE2524653C3 (en) | Lead accumulator with at least one bipolar electrode | |
| EP0538645A1 (en) | Grid for negative electrode of lead accumulator | |
| AT208606B (en) | Solid conductor and process for its manufacture | |
| DE2526993A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A BATTERY PLATE GRID, IN PARTICULAR FOR A LEAD-ACID BATTERY | |
| DE1933455A1 (en) | Cell-like, rigid, three-dimensional body, its manufacturing process and tools for electrolytic processing | |
| DE2544303A1 (en) | Lead acid accumulator separator - made of microporous resin coated plastic mat with conical dimple impressions | |
| AT236479B (en) | Process for manufacturing a battery electrode | |
| DE1300981B (en) | Process for the production of a porous metal electrode for galvanic cells | |
| DE1596023C (en) | Electrode for accumulator cells with a porous matrix made of electrically conductive material in the form of interconnected honeycomb cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |